Марвелон является противозачаточным препаратом. Механизм его действия заключается в подавлении синтеза гонадотропных гормонов гипофизом. Противозачаточное действие происходит благодаря воздействию препарата на функции гипоталамуса, гипофиза, яичников. Гестагенный компонент дезогестрел блокирует секрецию лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормона гипофизом (предупреждение образования фолликулов) и, этим способом подавляет овуляцию. Компонент Марвелона этинилэстрадиол является искуственным аналогом фолликулярного биологически активного вещества эстрадиола, принимает участие вместе с гормоном желтого тела в процессе менструации. Вместе с приведенными выше принципами действия препарата, блокирующими созревание готовой к процессу оплодотворения яйцеклетки, противозачаточное действие происходит из-за повышения сопротивляемости внутренней слизистой оболочки тела матки к зародышевому узелку, а также увеличения степени вязкости слизи, которая находится в шейке матки, что препятствует прохождению сперматозоидов. Препарат положительно действует на обмен липидов: увеличивает количество липопротеидов высокой плотности в плазме крови, не воздействуя при этом на количество липопротеинов низкой плотности. Во время применения препарата наблюдается существенное уменьшение количества выделяемой крови (если пациентка страдала меррагией). Оказывает благоприятный эффект на кожный покров, при систематическом применении оказывает и лечебный эффект.